TCP/IP

本文详细介绍了TCP/IP协议的分层结构,包括链路层、网络层、运输层和应用层的功能。阐述了客户 - 服务器模式下的通讯协议,以及IP的不可靠服务和TCP的可靠运输服务。还介绍了封装、分用过程,端口号分配,以及协议的实现过程、环回接口、nat和MTU等内容。

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概述
分层(为上层应用层FTP客户端隐藏底层相关细节--------->TCP--->IP--->以太网驱动程序)

链路层:处理与电缆(或其他任何传输媒介)的物理接口细节(设备驱动程序及接口卡)
网络层:处理分组在网路中的活动,例如分组选路(IP、ICMP、IGMP)    
运输层:为俩台主机上的应用程序提供端到端的通讯(TCP和UDP)
应用层:处理特定的应用程序细节(Telnet、FTP、e-mail等)

实例
大多数的网络应用程序都被设计成【客户-服务器】模式
双方都有对应的一个或多个协议进行通讯
应用程序通常是用户进程,而下三层一般在内核执行
应用层关心应用程序的细节,下层出路通讯细节

端系统(end system)(PC)
中间系统(intermediate system)    (路由器)
应用层和运输层使用端到端(end-to-end)协议
网络层提供的是逐跳(hop-to-hop)协议
网络ip提供了一种不可靠的服务,它只是尽可能的把分组从源结点送到目的结点,但不提供可靠性保障
TCP在不可靠的IP层上提供了一个靠靠的运输层
互联网的目的之一就是在应用程序中隐藏所有的物理细节

TCP使用不可靠的IP服务,并提供一种可靠的运输层服务
UDP为应用程序发送和接受数据包,和TCP不同,UDP是不可靠的(语音、视频)
IP网络层上的主要协议,同时被TCP和UDP使用(用户进程--->TCP/UDP--->IP--->)
ICMP是IP协议的附属协议(用户进程--->丢包原因--->源)(ping应用程序)

封装(发起)(成帧过程)
以太网数据帧的物理特性是其长度必须在46~1500字节之间
一台王的帧首部也有一个16bit的帧类型域(ip,arp,rarp)
IP在首部中存入一个长度为8bit的数值,称为协议域(icmp,igmp,tcp.udp,esp,gre)
TCP和UDP都用一个16bit的端口号来表示不同的应用程序(ftp,telnet,hhtp)

分用(接收)

端口号
服务器一般都是通过知名端口号(一般都低于1024)来识别的(ftp 21,telnet 23,tcp 80)
客户端口号又称临时端口号(即存在时间很短暂
大多数TCP/IP实现临时端口号分配1024-5000之间的端口号
大于5000的端口号是为其他服务器预留的(Internet上并不常用的服务)

TCP/IP服务端口号是奇数。
因为都是从NCP(网络控制协议、是ARPANET运输车协议、全双工、每个应用程序需要俩个连接)端口派生出来的。
当TCP和UDP成为标准的运输层协议时,每个应用程序只需要一个端口号,因此使用了NCP中的奇数

实现过程
从历史上看,软件是随同4.x【BSD】系统(Berkeley Software Distribution)

链路层:以太网和IEEE 802封装
以太网:数据设备共公司、英特尔公司、erox公司在1982年联合公布
IEEE 802封装:802.3CSMA/CS网络、802.4令牌

封装格式:以太网(类型0800---》IP,0806)、IEEE802(长度,较为复杂)

环回接口( ping127.0.0.1--->icmp--->ip输出函数--->ip输入队列--->ip输入函数)
传给广播地址或多播地址的数据包复制一份传给环回接口,然后送到以太网。这是因为广播传送和多播传送的定义,包含主机本身
任何传给该主机IP地址的数据均送到环回接口

nat:满足列表、从内部接口进入、从内部接口出去

MTU和路径MTU
如果IP层有一个数据要传,而且数据的长度比链路的MTU还大,那么IP层就需要进行分片(fragmentation).
把数据分成若干片,这样每一片都小于MTU

1. 用户与权限管理模块 角色管理: 学生:查看实验室信息、预约设备、提交耗材申请、参与安全考核 教师:管理课题组预约、审批学生耗材申请、查看本课题组使用记录 管理员:设备全生命周期管理、审核预约、耗材采购与分发、安全检查 用户操作: 登录认证:统一身份认证(对接学号 / 工号系统,模拟实现),支持密码重置 信息管理:学生 / 教师维护个人信息(联系方式、所属院系),管理员管理所有用户 权限控制:不同角色仅可见对应功能(如学生不可删除设备信息) 2. 实验室与设备管理模块 实验室信息管理: 基础信息:实验室编号、名称、位置、容纳人数、开放时间、负责人 功能分类:按学科(计算机实验室 / 电子实验室 / 化学实验室)标记,关联可开展实验类型 状态展示:实时显示当前使用人数、设备运行状态(正常 / 故障) 设备管理: 设备档案:名称、型号、规格、购置日期、单价、生产厂家、存放位置、责任人 全生命周期管理: 入库登记:管理员录入新设备信息,生成唯一资产编号 维护记录:记录维修、校准、保养信息(时间、内容、执行人) 报废处理:登记报废原因、时间,更新设备状态为 "已报废" 设备查询:支持按名称、型号、状态多条件检索,显示设备当前可用情况 3. 预约与使用模块 预约管理: 预约规则:学生可预约未来 7 天内的设备 / 实验室,单次最长 4 小时(可设置) 预约流程:选择实验室→选择设备→选择时间段→提交申请(需填写实验目的) 审核机制:普通实验自动通过,高危实验(如化学实验)需教师审核 使用记录: 签到 / 签退:到达实验室后扫码签到,离开时签退,系统自动记录实际使用时长 使用登记:填写实验内容、设备运行情况(正常 / 异常),异常情况需详细描述 违规管理:迟到 15 分钟自动取消预约,多次违规限制预约权限 4. 耗材与安全管理模块 耗材管理: 耗材档案:名称、规格、数量、存放位置、
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